Aditivos q mejora la resistencia al ataque quimico al concreto

1. ADITIVOS PARA MEJORAR LA RESISTENCIA QUIMICA DEL CONCRETO
LIXIVIACION DEL CONCRETO
ATAQUES DE SULFATOS
ATAQUE DE ACIDOS
LA MEJOR ESTRATEGIA DE ADITIVOS
1. ADITIVOS PARA MEJORAR LA RESISTENCIA QUIMICA DEL CONCRETO
El ataque químico al concreto es uno de los factores que más afectan la durabilidad
de los concretos. Dentro de estos químicos, uno de los que se considera más
perjudicial es el Sulfato de Magnesio. Este afecta directamente al Aluminato
Tricálcico presente en el cemento. Esta acción se puede ver incrementada en
concretos con mayores contenidos de cemento, y aún más cuando este, se presenta
también en los agregados de la mezcla.
El ataque de los químicos casi siempre ocurre cuando éstos se hallan en solución.
Puesto que tales soluciones pueden penetrar profundamente en el concreto, la
producción de concreto de alta calidad y baja permeabilidad es la primera línea de
defensa. El control del agrietamiento es también una importante medida defensiva
para limitar la exposición interna del concreto a los químicos agresivos.
Aditivos reductores de la permeabilidad.
En términos absoltos ningún concreto es intrinsicamente impermeable al agua, sin
embargo, para fines prácticos, se le considera impermeable cuando con una baja
relación agua/cemento y resulta homogéneo, compacto y exento de fisuras al cabo
de su colocación en la estructura. Por lo tanto el mejor modo de lograr que una
estructura de concreto sea impermeable, consiste en utilizar una mezcla de concreto
bien diseñada con una baja relación aguacemento, y observar las reglas inherentes
a las practicas constructivas que la experiencia ha considerado correctas. No suele
haber un acuerdo acerca de la efectividad de los diversos materiales que se
mensionan como reductores de la permeabilidad del concreto, tal vez debido a la
inconsistencia de los resultados en las pruebas de permeabilidad, por su falta de
normalización y por el alto grado de dispersión que frecuentemente manifiestan en
comparación con los resultados de otras pruebas que se realizan rutinariamente en
el concreto.

2. En lo que parece haber mayor coincidencia de oopiniones es en el efecto positivo
que en este aspecto producen las puzolanas y en especial la microsilice, porque dan
lugar a la formación de material cementante adicional que reduce la porosidad de la
pasta de cemento hidratada. Sin embargo, este efecto favorable puede ser parcial o
otalmente invalidado, cuando las puzolanas incrementan a demanda de agua del
concreto, a menos que se les utilice en combinación con un agente reductor de agua.
Sin embargo, resulta de muy poca utilidad el uso de un aditivo que redusca la
permeabilidad intrínseca del concreto, si la estructura termina por agrietarse, por lo
tanto, una medida fundamental para conseguir que una estructura sea impermeable,
consiste en prevenir los agrietamientos. Si estas ocurren, y la estructura requiere
prestar, servicio en contacto con agua a presión, es pertinente considerar el empleo
de una barrera impermeable de aplicación externa en la estructura.
Aditivos que combaten el ataque de sulfatos
El concreto que está expuesto a sulfatos, usualmente en el suelo o en aguas freáticas,
puede desintegrarse en sólo unos cuantos años debido a una reacción física o
química, o a ambas. El concreto sometido a suelos secos que contienen sulfatos, no
será atacado. Pero puede ocurrir desintegración severa si el concreto
inapropiadamente proporcionado es expuesto al agua que contiene sulfatos
disueltos, o a alternancia frecuente de mojado y secado por las aguas con sulfatos.
El humo de sílice es muy efectivo para mejorar la resistencia a los sulfatos mediante
la conversión del hidróxido de calcio en CSH. Otras puzolanas, tales como la ceniza
volante, pueden también mejorar la resistencia a los sulfatos, pero es necesario
tomar algunas precauciones. Debido a su bajo contenido de calcio, la ceniza volante
de clase F es más efectiva que la ceniza volante de clase C paran mejorar la resistencia
a los sulfatos. Sin embargo, algunos tipos de ceniza volante de clase F con un alto
contenido de alúmina no son efectivos para mejorar la resistencia a los sulfatos. La
ceniza volante de clase C con bajo contenido de calcio es con frecuencia efectiva,
pero la ceniza volante de clase C con alto contenido de calcio a menudo es ineficaz
y puede disminuir la resistencia a los sulfatos. En general, se logran los mejores
resultados si la ceniza volante se agrega al concreto en vez de utilizarse como un
reemplazo del cemento.

3. Los aditivos inclusores de aire mejoran la resistencia a los sulfatos, principalmente
debido a que la inclusión del aire permite una menor relación agua / cemento que
disminuye la permeabilidad.3
Por la misma razón, los aditivos reductores de agua
también mejoran la resistencia a los sulfatos, permitiendo relaciones de agua /
cemento de 0.45 o más bajas, para exposiciones severas, sin sacrificar la
trabajabilidad. Conviene evitar el empleo de aditivos reductores de agua que
contengan cloruro de calcio, ya que las bajas concentraciones de cloruros
disminuyen la resistencia a los sulfatos.
2. LIXIVIACION DEL CONCRETO
La lixiviación consiste en una forma de erosión de tipo químico por lavado más o
menos continuo de sustancias propias del cemento hidratado. El caso más conocido
es el del ataque por aguas más o menos puras. El principal efecto es la disolución de
la portlandita, dado que su solubilidad es considerablemente elevada.
Se entiende por aguas puras aquellas que llevan muy pocas sales disueltas, como las
que proceden de deshielo y fluyen a través de rocas poco solubles (granito, basalto).
Conocido es el ataque de las aguas puras procedentes de deshielo cuya capacidad
de disolución es muy elevada.
La lixiviación finalmente provoca la disolución del calcio, que es arrastrado y poco a
poco se desmorona el sistema cohesionante. Afortunadamente, el proceso de
carbonatación por el C02 del aire, que actúa en contacto con el agua como ácido
débil, provoca la precipitación de carbonato cálcico que forma una barrera
protectora y disminuye el peligro.
En aguas cargadas de C02disuelto, tenemos además la reacción de bicarbonatación,
convirtiendo el carbonato cálcico (poco soluble) en bicarbonato cálcico (soluble).
También se puede producir por el ataque de aguas ácidas (su agresividad depende
de su Ph y contenido de CO2).
Proceso mediante el cual unlíquido, al penetrar a través de unmaterial, disuelve y extrae las
substanciassolubles que dicho material contiene,dando como resultado el incremento de
laporosidad del material, afectando laspropiedades de este.
La lixiviación produce una apariencia arenosa en las superficies expuestas de
concreto de los revestimientos de canales, canalones, o tuberías. Si el agua pasa a
través de grietas o juntas, la lixiviación también puede erosionar el concreto interno.
En el concreto poroso, con una alta relación agua-cemento, la lixiviación puede

4. remover suficiente hidróxido de calcio para reducir la resistencia del concreto. Sin
embargo, generalmente es sólo un problema cosmético.
Los aditivos pueden ayudar a controlar la lixiviación a trvés de dos mecanismos:
recuciendo la permeabilidad y convirtiendo el hidróxido de calcio soluble en
hidróxido de silicato de calcio insoluble (CSH). Las clases de aditivos que reducen la
permeabilidad incluyen reductores de agua, superplastificadores, y agentes
inclusores de aire. Bajo la mayor parte de las condiciones, el uso de estos aditivos en
una proporción apropidad, el concreto bien consolidado controla adecuadamente la
lixiviación.
3. ATAQUES DE SULFATOS
los sulfatos son compuestos químicos que están presentes en una gran variedad de
concentraciones en el suelo, aguas subterráneas, aguas superficiales y aguas de mar.
Las formaciones de sulfato más comunes son sulfatos de sodio, potasio, magnesio y
calcio.
El concreto expuesto a soluciones de sulfatos puede ser atacado y sufrir deterioro
en un grado que depende básicamente de tres aspectos:
1. Los constituyentes del concreto
2. La calidad del concreto en el lugar
3. El tipo y la concentración del sulfato
Cuando hablamos del ataque de los sulfatos al concreto es necesario conocer las
características del concreto resistente a los sulfatos, de modo que podamos dar los
pasos apropiados para minimizar el deterioro del concreto que se expone a estos
compuestos químicos.
El ataque se presenta, cuando a través del agua, concentraciones relativamente altas
de sulfatos entran en contacto con los compuestos hidratados de la pasta de
cemento. Este contacto hace que se produzca una reacción química que genera
expansión en la pasta y crea una presión capaz de romperla y finalmente desintegrar
el concreto.
Los mecanismos que intervienen en el ataque del concreto por sulfatos son dos:
 Reacción del sulfato con hidróxido de calcio liberado durante la hidratación del
cemento formando sulfatos de calcio (yeso).
 Reacción de sulfato de calcio con el aluminato de calcio hidratado formando
sulfato aluminato de calcio (etringita).

5. Ambas reaccionan dan como resultado un aumento de volumen en el sólido, pero
la segunda genera expansiones, rupturas y ablandamiento del concreto pues los
sulfatos reaccionan con el aluminato de calcio hidratado.
Las consecuencias del ataque de sulfatos no solo producen degradación por
expansión y fisuración, también, una reducción en la resistencia mecánica debido a
la pérdida de cohesión en la pasta de cemento, lo anterior también conlleva a una
pérdida de adherencia entre la pasta y las partículas de los agregados.
Entre los sulfatos de origen natural se pueden mencionar algunos suelos orgánicos,
suelos con turbas, algunos suelos arcillosos y aguas freáticas de los mismos, que
pueden producir sales sulfatadas.
Los sulfatos en forma de sales más agresivas son:
 Sulfato de amonio (NH4SO4)
 Sulfato de calcio (CaSO4)
 Sulfato de magnesio (MgSO4)
 Sulfato de sodio (NaSO4)
Otra fuente natural de sulfatos es el agua de mar que aparte de contener sales de
sulfatos, está compuesta de otras sales que pueden ser un poco más agresivas con
el concreto, entre las sales disueltas más comunes en el agua de mar están:
 Cloruro de sodio (NaCl)
 Cloruro de magnesio (MgCl2)
 Sulfato de calcio (CaSO4)
Como sulfatos de origen biológico se pueden considerar aquellos que provienen de
la presencia de microorganismos sobre la superficie de concreto o de aguas
residuales que experimentan descomposición biológica de carácter aeróbico en
sustancias orgánicas que habitualmente contiene proteínas y/o azufre.
Entre los sulfatos de origen industrial se destacan los que proceden de aguas
residuales con derivados orgánicos e inorgánicos del azufre, especialmente sulfatos.
También están los que provienen de plantas industriales y fábricas fertilizantes,
galvanizados, laboratorios fotográficos, entre otros, los cuales penetran el suelo o
las aguas subterráneas.
En zonas industriales y en zonas urbanas donde hay combustión de carbón o
gasolina con azufre, se libera dióxido de azufre que en presencia de oxígeno y
humedad forman ácido sulfúrico. Las lluvias ácidas también contienen sulfatos que
atacan la superficie del concreto endurecido.
FABRICACIÓN DE CONCRETOS RESISTENTES A SULFATOS

6. Las condiciones ambientales hacen que la fabricación del concreto resistente a los
sulfatos sea más exigente y que no se puedan perder de vista estos puntos
elementales:
 Un contenido de cemento que garantice un concreto más durable en el tiempo.
 Una baja relación agua/material cementante; pues sabemos que esto hace que el
concreto sea menos permeable.
 Una adecuada colocación del concreto controlando especialmente variables como
el vibrado o compactación y el curado.
En conclusión la resistencia del concreto a sulfatos no se puede explicar desde un
solo factor, como por ejemplo, el tipo de cemento, más bien hay que considerar en
conjunto todos y cada uno de los factores que en suma producirán un concreto
resistente a los sulfatos, esto es, el diseño de mezcla del concreto, la reducción en el
contenido de agua, la adecuada colocación y compactación del concreto y un curado
efectivo.
4. ATAQUES DE ACIDOS
En general, el cemento pórtland no tiene una buena resistencia a los ácidos; no
obstante, puede tolerar algunos ácidos débiles, particularmente si la exposición es
ocasional. Los productos de la combustión de numerosos combustibles contienen
gases sulfurosos que se combinan con la humedad para formar ácido sulfúrico.
Además, es posible que se acumulen aguas residuales en condiciones tales que
provoquen la formación de ácidos. El agua de drenaje de ciertas minas y ciertas
aguas industriales pueden contener o formar ácidos que atacan al hormigón. Las
turbas, los suelos arcillosos y los esquistos aluminosos pueden contener sulfuro de

7. hierro (pirita) que, al oxidarse, genera ácido sulfúrico. Mediante reacciones
adicionales pueden producir sales de sulfato, las cuales generan ataques por sulfatos
(Hagerman y Rozar 1955;Lossing 1966; Bastiensen, Mourn y Rosenquist 1957;Mourn
y Rosenquist 1959). En ocasiones los arroyos de montaña son levemente ácidos
debido a la presencia de dióxido de carbono libre en disolución. Generalmente, si el
hormigón es de buena calidad y tiene una baja absorción, estas aguas sólo atacan
su superficie. Algunas aguas minerales que contienen grandes cantidades ya sea de
dióxido de carbono y/o sulfuro de hidrógeno en disolución pueden dañar
severamente cualquier hormigón (RILEM 1962; Thornton 1978). En el caso del sulfuro
de hidrógeno, las bacterias que convierten este compuesto en ácido sulfúrico
pueden tener un papel importante (RILEm 1962). Los ácidos orgánicos que se
originan en los silos utilizados para almacenar productos agrícolas o en instalaciones
de industrias manufactureras o procesadoras tales como las cervecerías, lecherías,
plantas de enlatado y molinos de pulpa de madera, pueden provocar daños
superficiales. Esto puede representar una preocupación particularmente importante
en el caso de las losas de piso, aún cuando la integridad estructural no resulte
afectada. El deterioro que los ácidos provocan en el hormigón es fundamentalmente
el resultado de una reacción entre estos compuestos químicos y el hidróxido de
calcio del cemento pórtland hidratado. (Cuando se utilizan calizas o agregados
dolomíticos, éstos también están sujetos al ataque por ácidos.) En la mayoría de los
casos, la reacción química da por resultado la formación de compuestos de calcio
solubles en agua que posteriormente son lixiviados por las soluciones acuosas
(Biczok 1972). Los ácidos oxálico y fosfórico son excepciones, ya que las sales de
calcio resultantes son insolubles en agua y no pueden ser fácilmente eliminadas de
las superficies de hormigón.En el caso del ataque por ácido sulfúrico, el deterioro
producido es mayor o acelerado, ya que el sulfato de calcio formado afectará al
hormigón mediante el mecanismo de ataque por sulfatos descrito en la Sección 2.2.2.
Si a través de las fisuras o poros del hormigón pueden ingresar ácidos, cloruros u
otras soluciones salinas agresivas, es posible que las armaduras de acero sufran
corrosión (Capítulo 4), la cual a su vez provocará fisuración y descantillado del
hormigón. Un hormigón denso con una baja relación w/c proporciona algún grado
de protección contra el ataque por ácidos. Ciertos materiales puzolánicos, y los
vapores de sílice en particular, aumentan la resistencia del hormigón a los ácidos
(Sellevold y Nilson 1987). Sin embargo, en todos los casos el tiempo de exposición a
los ácidos se debería minimizar tanto como sea posible y se debería evitar la
inmersión. Independientemente de su composición, ningún hormigón de cemento
hidráulico puede soportar durante mucho tiempo un agua fuertemente ácida (pH
menor o igual que 3). En estos casos se debería utilizar un sistema de barrera
protectora o tratamiento adecuado. ACI 515.1R contiene recomendaciones sobre

8. barreras protectoras para proteger al hormigón contra diferentes compuestos
químicos.